一文读懂一、二、三层交换机

一、二层交换技术
二层交换技术是发展比较成熟 , 二层交换机属数据链路层设备 , 可以识别数据包中的mac地址信息 , 根据MAC地址进行转发 , 并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中 。具体的工作流程如下:

  • (1) 当交换机从某个端口收到一个数据包 , 它先读取包头中的源MAC地址 , 这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的;
  • (2) 再去读 取包头中的目的MAC地址 , 并在地址表中查找相应的端口;
  • (3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口 , 把数据包直接复制到这端口上;
  • (4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上 , 当目的机器对源机器回应时 , 交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应 , 在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了 。
不断的循环这个过程 , 对于全网的MAC地址信息都可以学习到 , 二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表 。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点:
  • (1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换 , 这就要求具有很宽的交换总线带宽 , 如果二层交换机有N个端口 , 每个端口的带宽是M , 交换机总线带宽超过N×M , 那么这交换机就可以实现线速交换;
  • (2) 学习端口连接的机器的MAC地址 , 写入地址表 , 地址表的大小(一般两种表示方式:一为BEFFER RAM , 一为MAC表项数值) , 地址表大小影响交换机的接入容量;
  • (3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片 , 因此转发速度可以做到非常快 。由于各个厂家采用ASIC不同 , 直接影响产品性能 。
以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数 , 这一点请大家在考虑设备选型时注意比较 。
一文读懂一、二、三层交换机

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二、路由技术
路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作 , 其工作模式与二层交换相似 , 但路由器工作在第三层 , 这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息 , 实现功能的方式就不同 。工作原理是在路由器的内部也有一个表 , 这个表所标示的是如果要去某一个地方 , 下一步应该向那里走 , 如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走 , 把链路层信息加上转发出去;如果不能知道下一步走向那里 , 则将此包丢弃 , 然后返回一个信息交给源地址 。
路由技术实质上来说不过两种功能:决定最优路由和转发数据包 。路由表中写入各种信息 , 由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径 , 然后由相对简单直接的转发机制发送数据包 。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发 , 依次类推 , 直到数据包到达目的路由器 。
而路由表的维护 , 也有两种不同的方式 。一种是路由信息的更新 , 将部分或者全部的路由信息公布出去 , 路由器通过互相学习路由信息 , 就掌握了全网的拓扑结构 , 这一类的路由协议称为距离矢量路由协议;另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播 , 通过互相学习掌握全网的路由信息 , 进而计算出最佳的转发路径 , 这类路由协议称为链路状态路由协议 。
由于路由器需要做大量的路径计算工作 , 一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣 。
当然这一判断还是对中低端路由器而言 , 因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设计 。
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一文读懂一、二、三层交换机

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三、三层交换技术
近年来的对三层技术的宣传 , 耳朵都能起茧子 , 到处都在喊三层技术 , 有人说这是个非常新的技术 , 也有人说 , 三层交换嘛 , 不就是路由器和二层交换机的堆叠 , 也没有什么新的玩意 , 事实果真如此吗?下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程 。


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